Способ оценки степени разветвленности полимеров Советский патент 1985 года по МПК G01N11/02 

1 . Изобретение относится к исследованию молекулярных характеристик по лимеров, в частности к определению степени разветвленности их макромолекул. Известен способ определения разветвленности полимеров, связанный с измерением оптических (светорассе ния или двойного лучепреломления) параметров полимеров в растворах f Недостатком способа является необходимость растворения полимеров и связанные с этим неудобства в работе, а также необходимость использования специального оборудования. Наиболее близким к изобретению является способ определения разветвленности полимеров с использование реологических измерений. Согласно этому способу, готовят разбавленный раствор испытуемого полимера в подходящем растворителе помещают его в прозрачную юовету в поле ускорения, создаваемого ульт рацентрифугой, и регистрируют скорость седиментации с помощью специльных датчиков 2 j. Недостатком известного способа является сложность и длительность процесса, обусловленные необходимостью выбора подходящего растворителя, длительностью набухания и рас ворения полимера в растворителе, очистки раствора от посторонних вкл чений путем фильтрации раствора, установления точной концентрации раствора. Необходимость проведения указанных операций делает способ достаточно трудоемким и сложным. Кр ме того, этот способ требует исполь зования дорогостоящих ультрацентрифуг. Цель изобретения - упрощение способа и сокращение времени испыта ния. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу оценки степени разветвленности полимеров, включающему реологические измерения снимают кривую течения полимера с известной полидисперсностью при напряжениях 1 -10 - 3 -10 мПа и тем пературах на 100-200°С выше темпера стекловарения, определяют индекс неньютоновского течения, а о степени разветвленности полимера су дот по отклонению найденного индекса неньютоновского течения от 32 градуировочного графика зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности, полученного для линейных полимеров. На фиг. 1 изображена кривая течения каучука; на фиг. 2 - график зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности, полученного для линейных полимеров. Индекс неньютоновского течения линейного полимера или его аномалия вязкости определяется полидисперсностью полимера. Это обстоятельство позволяет по индексу неньютоновского течения линейных полимеров определять их полидисперсность. В случае разветвленных полимеров с той же степенью полидисперсности, что и линейных полимеров, индекс йеньютоновского течения оказывается большим и в тем большей степени, чем выше степень их разветвленности. Поэтому, сравнивая индексы неньютоновского течения линейных и разветвленных полимеров с одинаковой степенью полидисперсности, можно оценить степень разветвленности последних. Для этого строят градуировочный график зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности для линейных полимеров и наносят на него точку, соответствующую данным для разветвленного полимера (индекс неньютоновского течения находят из кривой течения, а полидисперсность - любым другим способом, например, из данных по хроматографии). По отклонению полученной точки для разветвленного полимера от градуировочного графика, полученного для линейн)ых полимеров, оценивают степень разветвленности испытуемого полимера. Пример. Производят оценку степени разветвленности каучука СКДЛР. Данный полимер получают из линейного полимера СКДЛ путем специального создания в нем разветвленности для улучшения технологических свойств, в частности, для уменьшения хл адо те куче с ти. Для оценки степени разветвленности полимер подвергают испытанию на капиллярном вискозиметре постоянных давлений в диапазоне напряжений 1-16 - 3 -10мПа и температуре 298 с.

По результатам испытания строят кривую течения каучука (фиг. 1) и из наклона кривой определяют его индекс неньютоновского течения, который оказывается равным 3,0.

Далее используют график зависимости индекса неньютоновского течения от полидисперсности, получен- , ноге для линейных полимеров данного типа (фиг. 2). На этот график наносят точку, соответствующую данным испытуемого полимера (индекс неньютоновского течения ,0 и полидисперсность 2,4, определенную ранее).

Полученная точка на фиг. 2 обозначена буквой А,

По отношению ординаты данной точки ,0 к ординате точки, лежащей на кривой и соответствующей линейному полимеру ,25, оценивают степень разветвленности полимера: АС/ВС 3,0/2,,3.

Выбранные диапазоны напряжений сдвига и температур обусловлены

следующими причинами.

При малых напряжениях сдвига (меньше 1 ) полимеры обладаю очень высокой вязкостью и поэтому

времег{а их истечения через кап шляр становятся очень большими, что неоправданно затягивает время опыта. При напряжен 1-1ЯХ, приближающихся к 3-10 МПа, наблюдается явление срыва потока полимера со стенок капилляра и, тем самым, прекращается лам1-шарное течение. При температуре опыта, удаленной от температуры стеклования меньше, чем на lOOt, происходит нарушение корреляции между индексом неньютоновского течения и полидисперсностью, вследствие изменения механизма течения и, поэтому, невозможно пользоваться градуированным графиком. Верхни предел температуры обусловлен возможз- ой термоокислительной деструкцией полимеров и, вследствие этого, изменением их молекулярных характеристик.

Преимуществом предлагаемого способа является быстрота выпoлlieния (0,5-1,5 ч), исключение необходимости использования растворов и дорогостоящего оборудования. Кроме того, отпадает необходимость в высококвалифицированных операторах.

СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ РАЗВЕТВ1ЕННОСТИ ПОЛИМЕРОВ с использованием реологических измерений, о тлич ающий ся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени испытания, снимают кривую течения полимера с известной полидисперсностью при напряжениях 310 МПа и температурах на 100 - 200С вьппе температуры стеклования, определяют индекс неньютоновского течения, а о степени разветвленности полимера судят по отклонению найденного индекса неньютоновского течения от градуировочного графика зависимости индекса i неньютоновского течения от полидисперсности, полученного для линей(Л ных полимеров. а 00 00 оз